JP3247736U - 感温ペレット型温度ヒューズ - Google Patents

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賢明 横田
航 増田
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栄吾 岸
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雅典 森田
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理恵 坂口
重久 八幡
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【課題】コンパクトな感温ペレット型温度ヒューズを低コストで提供する。【解決手段】円筒形状の金属ケース1と、金属ケースの一方に接続した第1リード線2と、金属ケースの他方に設けた貫通孔12oに挿通し、該円筒内の先端部に固定接点31を設けた第2リード線3と、固定接点に対向する可動接点41と金属ケースの内壁面に接する接触端部42とを有し、接触端部が内壁面に接し金属ケースの軸方向に摺動する可動電極4と、内部空間で可動電極よりも第1リード線側に配置され、所定温度で溶融する感温ペレット5と、感温ペレットと可動電極の間に圧縮して配置され、可動接点を固定接点に近接する向きに可動電極を付勢する第1ばね要素6と、可動電極を挟んで第1ばね要素の反対側に圧縮して配置され、可動接点を固定接点から離間する向きに可動電極を付勢する第2ばね要素7を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、感温ペレットを用いた温度ヒューズに関するものである。
従来、家電機器等に搭載され、機器の故障や内部回路のショート等によって異常過熱した際に、異常加熱を検知して回路を遮断するものとして、回路に接続される第1リード線及び第2リード線が両端にそれぞれ設けられた金属ケース内に感温ペレットが収容されており、所定の動作温度以上で感温ペレットが溶融することで、内部の電気接点が切り離され、回路を遮断するよう構成された、所謂感温ペレット型の温度ヒューズが知られている(例えば特許文献1)。このような感温ペレット型の温度ヒューズでは、より一層のコンパクト化及び低コスト化が求められている。
特開2021-168258号公報
そこで本発明は、従来のものに比べてコンパクトであり、また材料を削減してより低コストで製造できる感温ペレット型温度ヒューズを提供することを主たる課題とするものである。
すなわち本発明の感温ペレット型温度ヒューズは、内部空間を有する円筒形状をなす金属ケースと、前記金属ケースの一方の底壁に電気的に接続された第1リード線と、前記金属ケースの他方の底壁に形成された貫通孔に挿通され、前記内部空間に位置するその先端部に固定接点が設けられた第2リード線と、前記固定接点に対向する可動接点と前記金属ケースの内壁面に接触する接触端部とを有し、当該接触端部が前記内壁面に接触した状態で前記金属ケースの軸方向に沿って摺動可能な可動電極と、前記内部空間において前記可動電極よりも前記第1リード線側に配置された、所定温度で溶融する感温ペレットと、前記感温ペレットと前記可動電極との間に圧縮した状態で配置され、前記可動接点を前記固定接点に近接させる向きに前記可動電極を付勢する第1ばね要素と、前記可動電極を挟んで前記第1ばね要素とは反対側に圧縮した状態で配置され、前記可動接点を前記固定接点から離間させる向きに前記可動電極を付勢する第2ばね要素とを備えるものであって、前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上2.0以下であることを特徴とする。
従来、金属ケースを外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上2.0以下となるように構成した感温ペレット型温度ヒューズは存在しなかった。本発明は、金属ケースをその外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上2.0以下となるように構成することで、従来よりコンパクトであり、また材料費を抑えて低コストで製造できる感温ペレット型温度ヒューズを提供することができる。しかもこのようなコンパクトな温度ヒューズであれば、金属ケースに収容した感温ペレット自体も小さくなるので、感温ペレットが動作温度以上となった際に、可動接点が固定接点から離間して回路が遮断されるまでに要する時間を短くすることもできる。
本発明の一実施形態にかかる温度ヒューズを模式的に示す斜視図。 同実施形態の温度ヒューズの内部構造を模式的に示す断面図。 同実施形態の温度ヒューズの動作を説明する図である。 同実施形態の温度ヒューズの平常状態における各部材の寸法を説明する図。 同実施形態の温度ヒューズの完全溶融状態における各部材の寸法を説明する 図。
以下に、本発明の一実施形態に係る温度ヒューズ100について図面を参照して説明する。
本実施形態の温度ヒューズ100は、家電機器、自動車又は事務機器等に搭載され、機器の故障や内部回路のショート等によって異常過熱した際に、異常加熱を検知して回路を遮断するものである。とりわけ本実施形態の温度ヒューズ100は、回路に接続される第1リード線2及び第2リード線3が両端にそれぞれ設けられた金属ケース1内に感温ペレット5が収容されており、所定の動作温度以上で感温ペレット5が溶融することで、内部の電気接点が切り離されて回路が遮断されるよう構成された、所謂感温ペレット型のものである。
具体的にこの温度ヒューズ100は、図1及び図2に示すように、内部空間1sを有する略円筒形状をなす金属ケース1と、金属ケース1の一方の底壁11に電気的に接続された第1リード線2と、金属ケース1の他方の底壁12に形成された貫通孔12oに挿通され、内部空間1sに位置するその先端部に固定接点31が設けられた第2リード線3と、第2リード線3の固定接点31に対向する可動接点41と金属ケース1の内壁面に接触する接触端部42とを有し、接触端部42が金属ケース1の内壁面に接触した状態で金属ケース1の軸方向に沿って摺動可能に内部空間1sに配置された可動電極4と、内部空間1sにおいて可動電極4よりも第1リード線2側に配置された感温ペレット5と、感温ペレット5と可動電極4との間に圧縮した状態で配置され、可動接点41を固定接点31に近接させる向きに可動電極4を付勢する第1ばね要素6と、可動電極4を挟んで第1ばね要素6とは反対側に圧縮した状態で配置され、可動接点41を固定接点31から離間させる向きに可動電極4を付勢する第2ばね要素7とを備えるものである。
この温度ヒューズ100は、図3(a)に示すように、感温ペレット5の温度が動作温度未満である平常状態(感温ペレット5が溶融していない状態)では、第1ばね要素6の伸長力が第2ばね要素7の伸長力よりも大きく、可動接点41が固定接点31に押し当てられるように構成されている。この平常状態においては、電流は、第1リード線2、金属ケース1、可動電極4、第2リード線3をこの順(または逆順)に通って流れる。
一方で温度ヒューズ100は、周囲温度が上昇して感温ペレット5の温度が動作温度に達すると、図3(b)に示すように、感温ペレット5が溶融することで第1ばね要素6及び第2ばね要素7が伸長する(動作状態)。そして次第に第2ばね要素7の伸長力が第1ばね要素6の伸長力を上回り、可動接点41が固定接点31から離間して回路が遮断されるように構成されている。図3(c)は、感温ペレット5が完全に溶融した状態(完全溶融状態)を示している。
以下、各部材の構成について説明する。
金属ケース1は、例えば銅、鉄、銅合金又は鉄合金等の金属材料からなるものであり、その表面に、例えば銀メッキ等の導電性に優れた被膜が形成されていてもよい。軸方向に対して交差する金属ケース1の両底壁11、12には、第1リード線2及び第2リード線3がそれぞれ挿通される貫通孔11о、12оが形成されている。
金属ケース1の内部空間1sにおける他方の底壁12近傍には、挿通された第2リード線3を固定して保持するための絶縁管9が設けられている。この絶縁管9は例えばセラミックス製のものであり、碍管とも呼ばれるものである。この絶縁管9は、その管軸が金属ケース1の中心軸と一致するように内部空間1sに収容されている。
第1リード部材は、例えば銀メッキ銅材や錫メッキ銅材からなるものである。この第1リード部材は、金属ケース1の一方の底壁11の貫通穴に挿通するとともに、その端部が当該底壁11に固定され、電気的に接続されている。
第2リード線3は、例えば銀メッキ銅材や錫メッキ銅材からなるものである。この第2リード線3は、金属ケース1の他方の底壁12に形成された貫通孔12oに挿通されるとともに、内部空間1sにおいて絶縁管9に挿通されており、その外面が絶縁管9の管壁により保持されている。第2リード線3における、絶縁管9内から露出するその先端に、前述の固定接点31が設けられている。そして金属ケース1の他方の底壁12に形成された貫通孔12oは、第2リード線3が挿通された状態で、例えば有機系接着剤等からなる封止材8により内部空間1sの外側から気密に封止されている。
可動電極4は、平常時において、第2リード線3と金属ケース1の両方に接触して、これら電気的に接続するものである。この可動電極4は、例えば銀合金等からなる金属製のものであり、概略椀状をなすものである。具体的にこの可動電極4は、第2リード線3の先端部に対向し、前述の可動接点41として機能する円板部4aと、当該円板部4aの外縁から、金属ケース1の軸方向に向かって湾曲しながら伸び、金属ケース1の内壁面に接触する湾曲部4bとを有している。
感温ペレット5は、所定の動作温度以上で溶融する既知の有機材料により構成されてよい。例えば熱可塑性樹脂などの有機材料からなる柱状のペレットや、有機薬品の錠剤(タブレット)等が、感温ペレット5として好適に利用できる。また感温ペレット5は有機材料に限らず、所定の動作温度以上で溶融する絶縁材料からなるものであってもよい。この感温ペレット5は略円筒形状をなしており、その中心軸が金属ケース1の中心軸と一致するようにして、内部空間1sにおける第1リード線2側の端部に配置されている。
第1ばね要素6と第2ばね要素7はいずいれも圧縮コイルばねである。これらのばね要素は、互いの中心軸を合わせるとともに、その中心軸が金属ケース1の中心軸と一致するように、可動電極4を挟んで配置されている。なお第1ばね要素6は、円板状の抑え板61,62を介して可動電極4と感温ペレット5との間に挟まれている。
そして本実施形態の温度ヒューズ100は、コンパクト化を実現するために、各部材の寸法が次のように設計されている。以下、図4及び図5を参照して、各部材の寸法について説明する。
(金属ケース1の寸法)
本実施形態の金属ケース1は、その外径D1に対する軸方向の長さ(本体長さともいう)D2の比(D2/D1)が、約1.4以上約2.0以下であり、好ましくは約1.4以上約1.8以下であり、より好ましくは約1.4以上約1.6以下であり、さらに好ましくは約1.5となっている。具体的に本実施形態の金属ケース1は、外径D1が4mmであり、本体長さD2が6.1mmであり、D2/D1=1.525である。
(第1ばね要素6の寸法)
本実施形態の第1ばね要素6は、平常状態において、金属ケース1の外径D1に対するその軸方向の長さ(第1ばね長さ)d1の比が、約0.30以上約0.5以下であり、好ましくは約0.35以上約0.45以下であり、より好ましくは約0.375となっている。
また第1ばね要素6は、完全溶融状態において、金属ケース1の外径D1に対する、その軸方向の長さ(第1ばね長さ)d1’の比が、約0.45以上約0.80以下であり、好ましくは約0.45以上約0.6以下であり、より好ましくは約0.52となっている。具体的に本実施形態の第1ばね要素6は、平常状態における第1ばね長さd1が約1.5mmであり、完全溶融状態における第1ばね長さd1’が約2.1mmである。
(第2ばね要素7の寸法)
本実施形態の第2ばね要素7は、平常状態において、金属ケース1の外径D1に対するその軸方向の長さ(第2ばね長さ)d2の比が、約0.25以上約0.4以下であり、好ましくは約0.25以上約0.35以下であり、より好ましくは約0.3となっている。
また第2ばね要素7は、完全溶融状態において、金属ケース1の外径D1に対する、その軸方向の長さ(第2ばね長さ)d2’の比が、約0.40上約0.80以下であり、好ましくは約0.45以上約0.56以下であり、より好ましくは約0.465となっている。具体的に本実施形態の第2ばね要素7は、平常状態における第2ばね長さd2が約1.2mmであり、完全溶融状態における第2ばね長さd2’が約1.88mmである。
(感温ペレット5の寸法)
本実施形態の感温ペレット5は、平常状態において、金属ケース1の外径D1に対するその軸方向の長さ(ペレット長さ)d3の比が、約0.25以上約0.60以下であり、好ましくは約0.25以上約0.35以下であり、より好ましくは約0.3となっている。具体的に本実施形態の感温ペレット5は、平常状態におけるペレット長さが約1.2mmである。
このように構成した本実施形態の温度ヒューズ100によれば、金属ケース1をその外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上2.0以下となるように構成することで、従来よりコンパクトであり、また材料費を抑えて低コストで製造できる感温ペレット型温度ヒューズ100を提供することができる。しかもこのようなコンパクトな温度ヒューズ100であれば、金属ケース1に収容した感温ペレット5自体も小さくなるので、感温ペレット5が動作温度以上となった際に、可動接点41が固定接点31から離間して回路が遮断されるまでに要する時間を短くすることもできる。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば本発明の温度ヒューズ100は以下の態様1~9を含む。
(態様1)
内部空間を有する円筒形状をなす金属ケースと、
前記金属ケースの一方の底壁に電気的に接続された第1リード線と、
前記金属ケースの他方の底壁に形成された貫通孔に挿通され、前記内部空間に位置するその先端部に固定接点が設けられた第2リード線と、
前記固定接点に対向する可動接点と前記金属ケースの内壁面に接触する接触端部とを有し、当該接触端部が前記内壁面に接触した状態で前記金属ケースの軸方向に沿って摺動可能な可動電極と、
前記内部空間において前記可動電極よりも前記第1リード線側に配置された、所定温度で溶融する感温ペレットと、
前記感温ペレットと前記可動電極との間に圧縮した状態で配置され、前記可動接点を前記固定接点に近接させる向きに前記可動電極を付勢する第1ばね要素と、
前記可動電極を挟んで前記第1ばね要素とは反対側に圧縮した状態で配置され、前記可動接点を前記固定接点から離間させる向きに前記可動電極を付勢する第2ばね要素とを備えるものであって、
前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上2.0以下である感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様2)
前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上1.8以下である態様1に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様3)
前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上1.6以下である態様2に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様4)
前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.30以上0.5以下であり、
前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.45以上0.80以下である態様1~3のいずれかに記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様5)
前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.35以上0.45以下であり、
前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.45以上0.6以下である態様4に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様6)
前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.25以上0.4以下であり、
前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.40以上0.80以下である態様1~5のいずれかに記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様7)
前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.25以上0.35以下であり、
前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.45以上0.56以下である態様6に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様8)
前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記感温ペレットの軸方向の長さの比が0.25以上0.60以下である態様1~7のいずれかに記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
(態様9)
前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記感温ペレットの軸方向の長さの比が0.25以上0.35以下である態様8に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
100・・・温度ヒューズ
1 ・・・金属ケース
1s ・・・内部空間
11 ・・・一方の底壁
11о・・・貫通孔
12 ・・・他方の底壁
12o・・・貫通孔
2 ・・・第1リード線
3 ・・・第2リード線
31 ・・・固定接点
4 ・・・可動電極
41 ・・・可動接点
42 ・・・接触端部
4a ・・・円板部
4b ・・・湾曲部
5 ・・・感温ペレット
6 ・・・第1ばね要素
61 ・・・抑え板
62 ・・・抑え板
7 ・・・第2ばね要素
8 ・・・封止材
9 ・・・絶縁管

Claims (9)

  1. 内部空間を有する円筒形状をなす金属ケースと、
    前記金属ケースの一方の底壁に電気的に接続された第1リード線と、
    前記金属ケースの他方の底壁に形成された貫通孔に挿通され、前記内部空間に位置するその先端部に固定接点が設けられた第2リード線と、
    前記固定接点に対向する可動接点と前記金属ケースの内壁面に接触する接触端部とを有し、当該接触端部が前記内壁面に接触した状態で前記金属ケースの軸方向に沿って摺動可能な可動電極と、
    前記内部空間において前記可動電極よりも前記第1リード線側に配置された、所定温度で溶融する感温ペレットと、
    前記感温ペレットと前記可動電極との間に圧縮した状態で配置され、前記可動接点を前記固定接点に近接させる向きに前記可動電極を付勢する第1ばね要素と、
    前記可動電極を挟んで前記第1ばね要素とは反対側に圧縮した状態で配置され、前記可動接点を前記固定接点から離間させる向きに前記可動電極を付勢する第2ばね要素とを備えるものであって、
    前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上2.0以下である感温ペレット型温度ヒューズ。
  2. 前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上1.8以下である請求項1に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  3. 前記金属ケースは、その外径に対する軸方向の長さの比が1.4以上1.6以下である請求項2に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  4. 前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.30以上0.5以下であり、
    前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.45以上0.80以下である請求項1に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  5. 前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.35以上0.45以下であり、
    前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第1ばね要素の軸方向の長さの比が0.45以上0.6以下である請求項4に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  6. 前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.25以上0.4以下であり、
    前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.40以上0.80以下である請求項1に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  7. 前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.25以上0.35以下であり、
    前記感温ペレットが完全に溶融した状態において、前記金属ケースの外径に対する前記第2ばね要素の軸方向の長さの比が0.45以上0.56以下である請求項6に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  8. 前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記感温ペレットの軸方向の長さの比が0.25以上0.60以下である請求項1に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
  9. 前記感温ペレットが溶融していない状態において、前記金属ケースの外径に対する前記感温ペレットの軸方向の長さの比が0.25以上0.35以下である請求項8に記載の感温ペレット型温度ヒューズ。
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